专利名称：电池充电控制方法和装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及电池充电控制方法和装置，更具体而言，涉及包括基于温度的充电暂 停过程的电池充电控制方法和装置。
背景技术：
高压电池组(例如用在电动车辆中)是消耗品，其可用能量容量响应于环境条件 和电池的高压荷电状态(S0C)随着时间衰减。S0C表示高压电池组中的可用能量的量，且典 型地由0%至100%的范围表示。当电池组长期保持在高S0C值和高温时，高压电池组的容 量的衰减速率增加。传统的插入式电动车辆(例如全纯电动或混合动力电动车辆)使用车上或车外的 电池充电器，以从多用交流电(AC)插座向车辆的电池组充电。当车辆未被驱动时(例如当 车辆晚上停在家中)时，车辆操作者可通过电池充电器将车辆连接到插座。电池充电器将 消耗来自该多用插座的能量，以对电池组再充电。一旦电池组已经从电池充电器接收到足 够的能量使电池组的S0C升高到最大水平，则再充电过程结束。使用传统的再充电方法，供应到电池组的电流可能很大(例如10至30安培或更 高)。这些电流可导致电池组的温度变得非常高。另外，车辆可能暴露在可导致电池组具有 高常设温度的周围条件下。电池组在高温和高S0C值下保持的时间越长，电池组的可用寿 命减少得越多。一旦电池组的能量储存容量变的太低，则电池组必须被更换。更换的电池 组是相对昂贵的部件，并且因此它们的间或更换可显著增加拥有和运转电动车辆的运转费 用。为了减少与拥有和运转电动车辆相关联的运转费用(从而增加消费者购买和使 用插入式电动车辆的欲望)，期望提供用于对电池组再充电的方法和装置，与使用传统的再 充电方法和装置进行充电的电池组的可用寿命相比，该方法和装置可使得电池组具有更长 的可用寿命。通过随后的详细说明和所附权利要求并结合附图和前述的技术领域和背景技 术，其它期望的特征和特性将变得明显。
发明内容
一个实施例包括一种用于对电子系统的电池充电的方法。该电子系统包括电池、 电池充电器和控制器，该方法包括步骤确定所述电池的温度；基于所述温度确定用于所 述电池充电器的电压设定点；和控制所述电池充电器以产生导致所述电池的输出电压朝向 所述电压设定点增加的输出功率。另一实施例包括一种用于对电子系统的电池充电的方法，该方法包括步骤启动 充电过程以对所述电池充电和确定所述电池的温度。当所述电池的所述温度超过第一温度 值时，该方法包括在满足充电终止标准(准则)之前临时暂停所述电池充电过程。重复确 定所述电池温度的步骤；和当所述电池的温度小于第二温度值时，恢复所述电池充电过程。另一实施例包括一种电子系统，该电子系统包括高压(HV)储能系统、电池充电器
3和控制器。该高压储能系统具有适于储存电能的电池组。该电池充电器适于响应于控制信 号来产生输出电压，该控制信号指示了所述输出电压的电压设定点。该控制器适于通过以 下步骤控制电池充电过程确定电池组的温度、基于所述温度确定用于所述电池充电器的 电压设定点，并且向所述电池充电器提供所述控制信号。本发明提供一种用于对电气系统的电池充电的方法，所述电气系统包括所述电 池、电池充电器和控制器，所述方法包括步骤确定所述电池的温度；基于所述温度确定所述电池充电器的电压设定点；和控制所述电池充电器以产生引起所述电池的输出电压朝向所述电压设定点增加 的输出功率。根据本发明的一个方面，确定所述电压设定点包括计算作为所述温度的函数的所述电压设定点。根据本发明的另一个方面，确定所述电压设定点包括从温度/设定点值的表中确定所述电压设定点。根据本发明的另一个方面，确定所述电压设定点包括基于所述温度确定所述电池的可允许的荷电状态，其中所述可允许的荷电状态小 于所述电池的最大荷电状态；和基于所述可允许的荷电状态确定所述电压设定点。根据本发明的另一个方面，确定所述电压设定点包括计算作为所述可允许的荷电状态的函数的所述电压设定点。根据本发明的另一个方面，确定所述电压设定点包括从荷电状态/设定点值的表中确定所述电压设定点。根据本发明的另一个方面，所述方法进一步包括确定是否已经满足充电终止标准；和当满足所述充电终止标准时，终止所述电池的充电过程。根据本发明的另一个方面，所述充电终止标准是从包括所述电池已经达到最大荷 电状态和电池电压已经达到最大电池电压的组中所选择的标准。本发明还提供一种用于对电气系统的电池充电的方法，所述电气系统包括所述电 池、电池充电器和控制器，所述方法包括步骤启动充电过程以对所述电池充电；确定所述电池的温度；当所述电池的温度超过第一温度值时，在满足充电终止标准之前临时暂停所述电 池充电过程；重复地确定所述电池的温度；和当所述电池的温度小于第二温度值时，恢复所述电池充电过程。根据本发明的又一个方面，临时暂停所述电池充电过程包括基于所述温度确定所述电池充电器的电压设定点，其中所述电压设定点小于最大 电池电压；和控制所述电池充电器，以产生引起所述电池的输出电压朝向所述电压设定点增加
4的输出功率。根据本发明的又一个方面，确定所述电压设定点包括基于所述温度确定所述电池的可允许的荷电状态，其中所述可允许的荷电状态小 于所述电池的最大荷电状态；和基于所述可允许的荷电状态确定所述电压设定点。根据本发明的又一个方面，恢复所述电池充电过程包括基于所述温度确定所述电池充电器的电压设定点，其中所述电压设定点小于最大 电池电压；和控制所述电池充电器以产生引起所述电池的输出电压朝向所述电压设定点增加 的输出功率。根据本发明的又一个方面，确定所述电压设定点包括基于所述温度确定所述电池的可允许的荷电状态，其中所述可允许的荷电状态小 于所述电池的最大荷电状态；和基于所述可允许的荷电状态确定所述电压设定点。本发明还提供一种电气系统，包括高压(HV)储能系统，所述高压储能系统具有适于储存电能的电池组；电池充电器，所述电池充电器适于响应于指示用于所述输出电压的电压设定点的 控制信号来产生输出电压；和控制器，其中所述控制器适于通过确定所述电池组的温度、基于所述温度确定用 于所述电池充电器的电压设定点、以及向所述电池充电器提供所述控制信号来控制电池充 电过程。根据本发明的再一个方面，所述电气系统进一步包括交流(AC)电源接口，所述AC电源接口适于向所述控制器提供状态信号，所述状态 信号指示所述AC电源接口是否电耦接到外部AC电源，其中所述控制器适于响应于接收到所述状态信号来启动所述电池充电过程。根据本发明的再一个方面，所述HV储能系统进一步包括一个或多个温度传感器，所述温度传感器适于向所述控制器提供温度信号，其中 所述控制器使用所述温度信号以确定所述电池组的温度；和电压传感器，所述电压传感器适于向所述控制器提供电压信号，所述电压信号指 示所述电池组的端子之间的当前电压。根据本发明的再一个方面，所述电池组适于在其端子之间产生300伏或更大的最 大输出电压。根据本发明的再一个方面，所述电池组适于在其端子之间产生60伏或更大的最 大输出电压。根据本发明的再一个方面，所述控制器进一步适于当所述电池组的温度超过第 一温度值时，在满足充电终止标准之前临时暂停所述电池充电过程，并且适于当所述电池 组的温度低于第二温度值时恢复所述电池充电过程。根据本发明的再一个方面，其中所述控制器进一步适于通过基于所述温度将所 述电压设定点确定为小于最大电池电压的电压设定点，临时暂停所述电池充电过程。
下面将结合后续附图描述本发明主题的实施例，附图中相似的附图标记指代相似 的元件，并且图1为根据示例性实施例的包括高压储能系统的插入式电动车辆的示意图；图2为根据示例性实施例的包括基于温度的充电暂停过程的电池充电控制方法 流程图；和图3为根据示例性实施例的示出了可允许的电池组荷电状态和温度之间关系的 曲线图。
具体实施例下面的详细说明实质上仅为示例性的，并不意于限制本发明主题的范围或应用和 用途。并且，不意于受到前述技术领域、背景技术、发明内容或下面的详细说明所呈现出的 任何明显的或隐含的理论的限制。在下面的说明中，各个附图中相似的附图标记涉及相似 的元件。实施例包括电池充电控制方法和装置。更具体地，实施例包括具有基于温度的充 电暂停过程的电池充电控制方法和装置。如将要在下面更详细描述的那样，实施例可被整 体包括在电动车辆中，更具体地包括在插入式电动车辆中。如这里所使用的，术语“电动车 辆”包括纯电动(例如仅使用电力)机动车辆和混合动力电动机动车辆。根据各种实施例， 当术语“插入式”应用于车辆时，其含义是这样的车辆具有至少直流(DC)电源(例如，在 一个或多个高压电池组)和适于连接到多用交流电(AC)插座以使用由该多用电插座提供 的电能向DC电源充电的硬件接口。尽管下述实施例参照的是将其包含在插入式电动车辆 中，但是应该理解的是，这种参照并不旨在将实施例的范围限制为仅包含在插入式电动车 辆中。相反，应该理解的是，各实施例还可被包含在其它类型的运输工具中(例如航空器、 船只、火车)，或包含在与电动车辆并无关联的电子系统中。下面的说明提到系统部件、元件、节点或特征被“耦接”在一起。如这里所使用的， 除非有相反的明示陈述之外，术语“耦接”的含义是，一个部件/元件/节点/特征被直接 或间接地结合到另一部件/元件/节点/特征(或直接或间接地与另一部件/元件/节点 /特征通信)，并且不必是机械式结合。因此，尽管下面描述的附图可能描绘出部件/元件 /节点/特征的各种示例性设置，但所描绘主题的其它实施例可呈现出额外的中间(或插 入)部件、元件、节点、特征或设备。图1为根据示例性实施例的包括插入式电动车辆100的示意图，其中插入式电动 车辆100包括高压(HV)储能系统102。车辆100可为多种不同类型的汽车中的任何一种， 例如轿车、货车、卡车或运动型多用途车，并且车辆100可为两轮驱动(即，后轮驱动或前轮 驱动)、四轮驱动或全轮驱动。车辆100还可包括多种不同类型的发动机和/或牵引系统中 的任何一种或者是其组合，所述发动机和/或牵引系统例如是以汽油或柴油为燃料的发动 机、“灵活燃料车辆”发动机(即使用汽油和乙醇的混合物)、以气体化合物(例如氢或天然 气)为燃料的发动机、燃烧/电动混合动力发动机和电动机。除了 HV储能系统102之外，车辆100包括电池充电器104、一组HV接触器106、AC电源接口 108和控制器110。在车辆100是混合动力电动车辆的实施例中，车辆100还可包 括发动机(例如内燃机，未示出)。车辆100还可包括许多其它部件和系统，简洁起见，图1 中未示出这些部件和系统，本文也没有对其进行详细描述。AC电源接口 108与电池充电器104可操作地通信和/或电耦接。AC电源接口 108 是适于与多用途电插座或其它外部电源耦接的硬件接口，以便从多用途电插座或其它外部 电源接收AC功率。在一个实施例中，AC电源接口 108包括适于接纳电插头的接线盒，该电 插头可被电耦接或连接到多用AC插座或具有外部电源的另一接口(例如充电站的家用电 插座)。AC电源接口 108可包括双导体AC电源接口、三导体AC电源接口、单相接线盒、两 相接线盒、三相接线盒、单相插头、两相插头和/或三相插头。当AC电源接口 108被电耦接 到外部AC电源时，AC电源接口 108可向电耦接到AC电源接口 108的电池充电器104提供 AC功率。另外，根据实施例，AC电源接口 108可向控制器110提供状态信号138，该状态信 号138指示AC电源接口 108是否被电耦接到外部AC电源。电池充电器104可包括例如适于用作为AC-DC转换器的逆变系统(未示出)。当 其被控制成用作为AC-DC转换器时，电池充电器104适于将从AC电源接口 108直接接收到 的(或者从被连接到AC电源接口 108的一个或多个AC电动机(未示出)间接接收到的) AC功率转变为DC功率。DC功率可由电池充电器104提供在充电器的正、负输出端子126 之间。根据各种实施例，电池充电器104可提供持续的电流充电或脉冲充电(例如提供DC 脉冲序列)。如将在后面更详细地描述的那样，电池充电器104可在端子126处产生由来自 控制器110的充电器控制信号136所指定或所指示的水平的充电器输出功率。尽管电池充 电器104在图1中被描绘为耦接到AC电源接口 108，但是根据替代性实施例，电池充电器 104也可为独立式电池充电器，其包括用于感应地耦接到除AC电源接口 108之外或代替AC 电源接口 108的AC电源的装置(未示出)。HV接触器106被耦接在电池充电器104和HV储能系统102之间。一个或多个母 线和/或其它传输介质或电路(未示出)可包括在HV接触器106、电池充电器104和HV储 能系统102之间。HV接触器106包括一组继电器，该组继电器可根据由控制器10提供的 接触器控制信号130被选择性地打开和闭合。当被闭合时，HV接触器106可在电池充电器 104和HV储能系统102之间传送电能。更具体地，由于电池充电器104和HV电池组120被 耦接在一起，所以一旦HV接触器106闭合，跨越充电器的正负输出端子126的充电器输出 电压被迫使达到与跨越HV电池组120的电压基本相同的电压。当期望向HV电池组120提 供额外的充电时，电池充电器104被控制为跨越其端子126的输出功率(例如充电电流)， 并且该额外的输出功率引起HV电池组120的电压增加。根据实施例，HV储能系统102适于接收来自能量供应部件(例如电池充电器104) 的电能、储存能量、并且将该能量以高压供应给其它系统部件(未示出)。如这里所使用的， 术语“高压”和“HV”的含义是由储能系统(例如HV储能系统102)提供的DC电压，其中该 DC电压为超过约60伏的电压。根据实施例，HV储能系统102包括一个或多个HV电池组120、一个或多个温度传 感器122和电压传感器124。HV储能系统102还可包括一个或多个冷却风扇(未示出)，其 可被选择性地激活以在再充电操作期间(或其它时间)帮助降低电池组120的温度。下面 所指的电池组120、温度传感器122和电压传感器124均为单数，但应该理解的是对于这些部件中的每一种，HV储能系统102均可包括多个部件。在这里可简单地称作为“电池”的电池组120包括一组一个或多个电池、独立的电 池单元、超级电容器等，它们可以串联、并联或串并联混合配置。互连器(未示出)提供了 电池和/或电池单元之间的导电性。根据实施例，电池组120为高压电池组，其适于在其端 子上提供约300伏至约350伏的范围内的最大输出电压。在其它实施例中，电池组120可 产生约60伏至约300伏范围内的最大输出电压。在另一些其它实施例中，电池组120可适 于产生比上述给出范围更高或者更低的最大输出电压。温度传感器122被设置为在物理上紧密靠近电池组120，并且适于产生指示电池 组120的所感测温度的温度信号132。电压传感器124被电耦接成跨接电池组120的端子， 并且适于产生指示端子之间的所感测电压的电池电压信号134。温度信号132和电池电压 信号134被提供到控制器110，如下面将要更详细地描述的那样，该控制器110可使用所指 示的温度和电压来控制充电过程。根据实施例，控制器110与电池充电器104、HV接触器106、温度传感器132、电压 传感器134和AC电源接口 108可操作地通信。尽管没有详细示出，但是控制器110可包括 各种传感器和汽车控制模块，或者电子控制单元(ECU)(例如逆变器控制模块和车辆控制 器)，至少一个处理器、和/或存储器(或其它计算机可读介质)，该存储器包括储存在其上 的用于实施下面描述的过程和方法的数据和指令。如之前所述，由电池充电器104提供的充电器输出功率(以及因此充电电流)的 水平由控制器110产生的充电器控制信号136控制。如将要结合图2更详细地描述的那样， 控制器110适于基于电池组120的状态(例如电池组电压、温度和/或充电时间)来产生 充电器控制信号136。根据实施例，控制器110适于接收分别表示电池组120的温度和电压 的温度信号132和电压信号134。如下面将要更详细地描述的那样，基于温度信号132和和 电压信号134，控制器110可确定期望的充电器输出功率(或充电电流)，且控制器110可 产生控制信号136以使电池充电器104产生期望的充电器输出功率。当控制器110确定电 池组电压、温度和/或充电时间的组合表明电池组120被完全充电(例如电池组120具有 期望的最大荷电状态(S0C))时，可终止充电。图2为根据示例性实施例的包括基于温度的充电暂停过程的电池充电控制方法 的流程图。图2描述的方法的实施例可由电动车辆的控制器(例如图1，控制器110)实施， 该控制器可调用和执行用于执行这里描述的过程和方法的指令。在替代性实施例中，该方 法可由包括再充电能量源的任何类型的装置的控制器实施。如下面将要更详细地描述的那样，一旦电池充电过程被启动，其将继续，直到满足 充电终止标准为止(例如在框210中所确定的，将在稍后描述)。例如，充电终止标准可以 是电池组已经达到最大S0C。最大S0C可为100% S0C或小于100% S0C的某些其它百分比 (例如95% S0C)。如另一示例那样，充电终止标准可以是电池电压(即其高压和低压端子 之间)为最大电池电压(例如350伏或某些其它电压)。根据实施例，电池充电过程可在满 足充电终止标准之前临时暂停一次或多次，其中基于电池的温度来作出暂停充电过程的决 定。下面将更详细地描述包括基于温度的充电暂停过程的电池充电过程。当电池充电过程被启动时，该方法在框202开始。根据实施例，当控制器接收到表 明系统已经被配置为从外部源接收AC功率的某些指示时，电池充电过程可被启动。例如，控制器可接收状态信号(例如来自AC电源接口 108的状态信号138)，该状态信号表明AC 电源接口已经电耦接到外部AC电源。在其它实施例中，控制器可接收表明系统已经被配置 为接收AC功率的某些其他指示。在框204，确定电池组端子之间的当前电压。根据实施例，这可包括控制器从电 压传感器(例如图1的电压传感器124)接收电压信号，并且从该电压信号确定电池组电压值。在框206，确定电池组的温度。根据实施例，这可包括控制器从一个或多个温度 传感器(例如图1的温度传感器122)接收温度信号(例如图1的温度信号132)，并且从该 温度信号确定电池组温度值。当单个温度信号被用于将单个温度测量值传送到控制器时， 电池组温度可被确定为是该温度测量值。当多个温度信号被使用和/或多个温度测量值被 传送到控制器时，控制器可基于某些数学标准(例如多个测量值的平均值、最高测量值或 某些其它标准)计算电池组温度。在框208，控制器可确定电池组(例如图1的电池组120)的当前S0C。电池组的 端子电压可保持为相对恒定直到电池组被几乎完全放电。因此，端子电压可能不是电池组 的当前S0C的精确的指标。根据实施例，控制器尤其可基于电池电压(例如在框204中所 确定的)计算电池组的当前S0C。例如，根据各种实施例，可使用在发明名称为“荷电状态 方法和装置”的美国专利6639385中所描述的方法、使用查找表或使用其它方法来计算电池 组的当前S0C。在框210中，控制器可确定充电终止标准是否已经满足。充电终止标准可包括选 自例如但非受限的下面的标准组成的组中的一个或多个标准当前S0C达到或超过最大 S0C阈值以及电池组电压达到或超过最大电池组电压阈值。例如，当充电终止标准与电池组的S0C有关时，在系统中可将最大S0C阈值限定为 在约85% S0C至约100% S0C的范围内的S0C值，但S0C阈值也可具有比上述给定范围更 低的值。在框210中，当确定电池组的当前S0C在最大S0C阈值之上时，所述方法结束。否 则，方法继续到框212，这将在下面详细描述。如另一示例，当充电终止标准与电池组的电压有关时，在系统中可限定最大电池 组电压阈值为在电池组的电压容量(例如350伏)的约85%至约100%的范围内的电压， 但电压阈值也可具有低于上述给定范围的值。在框210中，当确定电池组电压在最大电池 组电压阈值之上时，所述方法结束。否则，方法继续到框212。当充电终止标准没有被满足时，则在框212中确定温度依赖的电压(TDV)设定点， 并且调节电池充电器(例如图1的电池充电器104)的输出功率，如稍后结合框216将要更 详细描述的那样。根据第一实施例，基于电池组温度确定TDV设定点。通过使用电池组温 度，TDV设定点可被计算出来，或者可从表(例如下面的表1)中确定，该表储存在控制器可 访问的存储器中。例如，TDV设定点值可基于电池组温度(例如在框206中所确定的)和 TDV设定点之间的预定数学关系而确定。例如，但不以任何方式限制的是，电池组温度T和 TDV设定点TDV之间的数学关系可被定义为当T ≤TL 时，TDV (T) = TDVmx ；当 TL < T < TH 时，TDV (T) = TDVMX_mT ；禾口当T ≥TH 时，TDV(T) = TDVMIN
其中m是转换常量，IY是电池组低温阈值(例如0摄氏度)，TH是电池组高温阈值 (例如50摄氏度)，TDVmx是预定的最大TDV设定点(例如350伏、最大电池组电压或某些 其它数值)，TDVmin是预定的最小TDV设定点(例如250伏或某些其它数值(包括0伏))。 尽管与条件IY < T < TH对应的等式是线性等式并且依赖于TDVMX，但是在其它实施例中，该 等式可由指数或对数等式(或某些其它类型的等式)代替，和/或依赖于不同于TDVmx的 某些常数。提供上述数学关系是为了解释的目的，而并不以任何方式限制。根据另一实施例，可通过访问温度/TDV设定点表(例如下面的表1)来确定TDV设 定点，所述TDV设定点表包括多个项目，每一项目包括一对预定的温度/TDV设定点值。可 选择与电池组温度(例如在框206中所确定的)对应的项目，该TDV设定点可被确定为该 项目的TDV设定点值。项目中的温度值可落在典型的电池组温度范围(例如-40摄氏度至 60摄氏度)内，项目中的TDV设定点值可落在从低TDV设定点值(例如TDVmin)至高TDV设 定点值(例如TDVmx)的范围内。下面的表1是温度/TDV设定点表的示例。表1温度/TDV设定点表 应该理解的是，与示例性表1中所包括的相比，其它的温度/TDV设定点表可包括 更多或更少个项目、温度值的范围可更高和/或更低、和/或TDV设定点值的范围可更高和/或更低。在上述示例性实施例中，主要基于电池组温度确定TDV设定点。根据另一实施例， 基于电池组温度首先确定可允许的S0C，而可基于可允许的SOC确定TDV设定点。通过使用 电池组温度，可计算可允许的S0C，或者可从表(例如下面的表2)中确定可允许的S0C，该 表储存在控制器可访问的存储器中。例如，可允许的SOC可基于电池组温度(例如框206 中所确定的)与可允许的SOC之间的预定数学关系而被确定。例如但不以任何方式限制， 电池组温度T与可允许的SOC SOCa之间的数学关系可被定义为 其中η是转换常量，IY是电池组低温阈值(例如0摄氏度)，Th是电池组高温阈值 (例如50摄氏度)，SOCmax是预定的最大SOC(例如95%或某些其它数值(包括100%))， SOCmin是预定的最小SOC(例如50%或某些其它数值)。尽管与条件IY < T < Th对应的等 式是具有初始量为SOCmax的衰减指数函数，但是在其它实施例中，该等式也可由线性等式、 对数等式(或某些其它类型的等式)代替，和/或可具有不同于SOCmax的初始量。提供上 述数学关系是为了解释的目的，而并不以任何方式限制。根据实施例，可基于可允许的SOC通过使用与用于计算当前SOC(例如在框208 中)的函数相似的函数计算TDV设定点。根据另一实施例，TDV设定点可通过访问S0Ca/TDV 设定点表(例如下面的表2)来确定，该设定点表包括多个项目，每一项目包括一对预定的 S0CA/TDV设定点值。可选择与可允许的SOC (例如上面所确定的)对应的项目，而该TDV设 定点可被确定为该项目的TDV设定点值。项目中的SOCa值可落在某一范围(例如SOCmin至 SOCmax)内，项目中的TDV设定点值可落在从低TDV设定点值(例如TDVmin)至高TDV设定点 值(例如TDVmax)的范围内。下面的表1是S0Ca/TDV设定点表的示例。表2S0CA/TDV设定点表
项目编号 SOCa范围(％)| TDV设定点(伏) ~ 95 至 100350
~~290 至 95350
~~385 至 90350
~80 至 85350
~~575 至 80350
““670 至 75330
~~765 至 703 θ 应该理解的是，与示例性表2中所包括的相比，其它的S0Ca/TDV设定点表可包括 更多或更少个项目、SOCa值的范围可更高和/或更低、和/或TDV设定点值的范围可更高和 /或更低。例如，图3为根据示例性实施例的描绘了电池组温度和可允许的SOC SOCa之间 的衰减指数关系的曲线图300。曲线302表示电池组温度和可允许的SOC之间的衰减指数 关系。沿曲线302的点310可对应于可被储存在S0Ca/TDV设定点表(例如上面的表2)中 的S0Ca/TDV设定点对，其中那些点310落在可允许的SOC的范围312和温度的范围314内。 根据实施例，在相对低的电池组温度下(例如在温度320下)，可允许的SOC相对高(例如 SOC 322)。相反，在相对高的电池组温度(例如温度324)下，可允许的SOC相对低(例如 SOC 326)。因此，在实施例中，可允许的SOC具有与电池组温度值逆向相关的值。尽管图3 描绘了可允许SOC与电池组温度之间的衰减指数关系，但是在其它实施例中，该关系也可 为线性的、对数的或可具有某些其它数学关系。在上述示例性实施例中，基于电池组温度确定TDV设定点或者从可允许的SOC计 算TDV设定点。根据另一实施例，首先基于电池组温度确定可允许的电池组电压，从而基于 可允许的电池组电压计算得到TDV设定点。该实施例在这里不进行详细描述。再次参见图2，在确定了 TDV设定点(在框212中)之后，在框214中确定电池输 出电压是否小于TDV设定点。如果否，则该方法如图2那样迭代。如果是，则在框216中， 控制器控制电池充电器(例如图1的电池充电器104)的功率输出以迫使电流流入电池(例 如图1的电池组120)。例如，该控制器可使电池充电器增加其功率输出，以便将电池端子 (例如图1中的端子128)处的电压朝向TDV设定点增加。根据实施例，控制器向电池充电 器提供充电器控制信号(例如，图1的充电器控制信号136)，而电池充电器修改其操作以尝 试在其输出端子处(例如图1的端子126)产生所命令的功率输出。该方法随后如图2那 样迭代，而充电过程继续。在充电过程期间(例如在电池充电器正迫使电流流入电池的时间期间)，电池的 输出电压缓慢增加。当确定(例如在框214中)电池电压已经达到TDV设定点时，电池充 电器的功率输出被控制成不再向电池提供电流。因此，一旦电池电压已经达到TDV设定点， 充电过程被有效暂停，即使该充电过程可能没有完全完成。该电池充电过程的这种暂停可 持续到电池组的温度已经降低到确定了某一不同(例如更高的)TDV设定点的点处为止，在 那时，电池充电器的功率输出被控制成以再次迫使电流流入电池(例如在框212的后续迭 代中)。换句话说，该电池充电过程可继续，直到达到阈值电池组温度为止。取决于达到阈值电池组温度，在充电过程完成之前(例如在满足充电终止标准之前)电池组充电过程可 能被暂停一次或者多次。充电过程可在直到电池组温度已经降低到或低于阈值电池组温度 (或另一更低的阈值温度)时才恢复。因此，与使用传统的充电方法和装置可保持的电池组 温度相比，通过该电池充电过程可保持较低的电池组温度。与使用传统的充电方法和装置 再充电的电池组的可用寿命相比，各种实施例的实施可导致较长的电池组的可用寿命。
这样，上面已经描述了用于电池充电的方法和装置的各种实施例。尽管前述的详 细说明已经描述了系统和方法的各种实施例，但是应该认识到，存在大量的变型。还应该认 识到，一个或多个示例性实施例仅为示例，并且不倾向于以任何方式限制本发明主题的范 围、应用或配置。相反，上述的详细说明将向本领域技术人员提供实施该一个或多个示例性 实施例的便捷路径。应该理解的是，在不脱离由所附权利要求及其法律等同物所阐明的本 发明主题范围的情况下，可在元件的功能和设置上进行各种改变。
1权利要求
一种用于对电气系统的电池充电的方法，所述电气系统包括所述电池、电池充电器和控制器，所述方法包括步骤确定所述电池的温度；基于所述温度确定所述电池充电器的电压设定点；和控制所述电池充电器以产生引起所述电池的输出电压朝向所述电压设定点增加的输出功率。
2.如权利要求1所述的方法，其中，确定所述电压设定点包括 计算作为所述温度的函数的所述电压设定点。
3.如权利要求1所述的方法，其中，确定所述电压设定点包括 从温度/设定点值的表中确定所述电压设定点。
4.如权利要求1所述的方法，其中，确定所述电压设定点包括基于所述温度确定所述电池的可允许的荷电状态，其中所述可允许的荷电状态小于所 述电池的最大荷电状态；和基于所述可允许的荷电状态确定所述电压设定点。
5.如权利要求4所述的方法，其中，确定所述电压设定点包括 计算作为所述可允许的荷电状态的函数的所述电压设定点。
6.如权利要求4所述的方法，其中，确定所述电压设定点包括 从荷电状态/设定点值的表中确定所述电压设定点。
7.如权利要求1所述的方法，进一步包括 确定是否已经满足充电终止标准；和当满足所述充电终止标准时，终止所述电池的充电过程。
8.如权利要求1所述的方法，其中，所述充电终止标准是从包括所述电池已经达到最 大荷电状态和电池电压已经达到最大电池电压的组中所选择的标准。
9.一种用于对电气系统的电池充电的方法，所述电气系统包括所述电池、电池充电器 和控制器，所述方法包括步骤启动充电过程以对所述电池充电； 确定所述电池的温度；当所述电池的温度超过第一温度值时，在满足充电终止标准之前临时暂停所述电池充 电过程；重复确定所述电池的温度；和当所述电池的温度小于第二温度值时，恢复所述电池充电过程。
10.一种电气系统，包括高压(HV)储能系统，所述高压储能系统具有适于储存电能的电池组； 电池充电器，所述电池充电器适于响应于指示用于所述输出电压的电压设定点的控制 信号来产生输出电压；和控制器，其中所述控制器适于通过确定所述电池组的温度、基于所述温度确定用于所 述电池充电器的电压设定点、以及向所述电池充电器提供所述控制信号来控制电池充电过
全文摘要
本发明涉及电池充电控制方法和装置，具体地，实施例包括用于对电气系统的电池充电的方法。该电气系统包括电池、电池充电器和控制器。该电池充电器适于响应来自控制器的控制信号来产生输出功率。该控制器适于通过以下步骤控制电池充电过程确定电池组的温度、基于所述温度确定用于所述电池充电器的电压设定点以及向所述电池充电器提供所述控制信号。根据实施例，当所述电池的温度超过第一温度值时，在满足充电终止标准之前所述电池充电过程被临时暂停。重复地确定所述电池的温度，并且当所述电池的温度小于第二温度值时，恢复所述电池充电过程。
文档编号H02J7/00GK101872987SQ201010166108
公开日2010年10月27日 申请日期2010年4月23日 优先权日2009年4月24日
发明者C·L·约翰逊, P·G·格罗舍克, R·A·马什, V·L·纽豪斯 申请人:通用汽车环球科技运作公司